Teststrimler til påvisning af kræft bliver opgraderet med nanopartikel-bling

Den mest almindelige teststrimmel, folk måske tænker på til diagnose, er en graviditetstest i hjemmet. Gravide kvinder har støt stigende niveauer af biomarkøren humant choriongonadotropin (hCG), som let kan spores i urin og en tynd, farverige striber af antistoffer vises, når hCG er til stede.

Imidlertid, der er meget mere hCG i tisse, end der er af kræftbiomarkører i blodet. At identificere minutkoncentrationer er den største udfordring ved teststrimler, der er blevet udviklet til at opdage alt fra kræft til infektionssygdomme til hjerteproblemer. Den faktiske stribe på papiret er simpelthen ikke følsom nok til at ændre farve til, at et menneskeligt øje nemt kan se det i koncentrationer, der gør en livsændrende forskel.

Noget nanopartikel-bling kunne ændre det. Og det ville ikke have stor indflydelse på prisen på nuværende teststrimler ifølge ny forskning ledet af Xiaohu Xia, en assisterende professor i kemi ved Michigan Technological University. Forskningen blev offentliggjort for nylig i Nano bogstaver .

Guldnanopartikler er blevet brugt bredt i årtier til in vitro-diagnostik for at træffe beslutninger om medicinsk behandling og behandling hurtigere og nemmere for læger og patienter. Det, der er nyt med Xias forskning, er at tilføje en dobbelt funktion til nanopartiklerne ved at dekorere hver lille kugle i en tynd hud af platin.

Dette gør det lettere for det blotte øje at observere ændringer på teststrimlen. Det øger også nøjagtigheden og giver kvantificerbare resultater for ekstremt lave koncentrationer af vigtige biomarkører, som måles i pikogram per milliliter. I Xias undersøgelse, de fokuserede på prostataspecifikt antigen (PSA), leder efter signaler på blot billioner af et gram i en enkelt bloddråbe.

"Vi kræver, at detektionen er meget følsom, " Xia siger, forklarer, at platin er en fantastisk katalysator og en lille smule går langt for at øge den kemiske reaktion, der får en teststrimmel til at dukke op. "Guldnanopartikler har en tydelig rød farve, og så længe platinet er ultratyndt, den røde af guld-nanopartiklerne vil se igennem."

Xias team tog denne forbedring et skridt videre:de skabte en lavfølsom tilstand (farve fra guld nanopartikelkerner) og en højfølsom tilstand (farve produceret af platinskind gennem katalyse) til at detektere PSA. Som billedet nedenfor viser, højfølsomhedstilstanden forbedrer teststrimlens synlighed betydeligt; tilstanden med lav følsomhed er på niveau med kommercielt tilgængelige teststrimler.

Hvad mere er, er, at Xia vurderer, at den tynde platinhud ikke væsentligt vil øge prisen på de nuværende guld nanopartikel teststrimler på markedet, og designet er kompatibelt med at detektere andre former for cancerbiomarkører.

"En nøglekomponent i teststrimlen er antistofferne, som er unikke for hver cancerbiomarkør, og er kommercielt tilgængelige, " siger han. "Vi kan nemt erstatte antistoffet, så dette er en generel detektionsplatform."

Det næste skridt, siger Xia, er at verificere ansøgningen om andre cancerbiomarkører og endda eksperimentere med ansøgninger om infektionssygdomme.

"Fordelen ved denne teknologi er enkel, " siger han. "Point-of-care-enheder betyder, at folk kan købe dem og stille diagnose på egen hånd; i en klinik, dette er en billig og hurtig teknik, der også forbedrer diagnosen og dermed behandlingen."

Det eneste, der skulle til, var lidt pynt. Tilføjelse af noget nyt platin-bling til old-school guld nanopartikler vil hjælpe med at skubbe forbedret teststrimmelteknologi ud af laboratorier og ind i klinikker og hjem.